فیوز وسیله‌ای الکتریکی یا مکانیکی است که برای محافظت مدارها از موارد آسیب زا مثل اضافه‌جریان، اضافه‌بار و موارد مشابه استفاده می‌شود. فیوز برقی توسط توماس آلوا ادیسون در سال 1890 اختراع شد. انواع مختلفی از فیوزها وجود دارد، اما عملکرد همه این فیوزها یکسان است. در این مطلب، به انواع فیوزها و ساختار، عملکرد و کاربرد آن‌ها در سیستم‌های الکترونیکی و الکتریکی مختلف خواهیم پرداخت.
 
 

ساختار و عملکرد انواع فیوز

یک فیوز، در حالت کلی، شامل یک سیم فلزی با مقاومت کم است که در یک ماده غیر قابل احتراق محصور شده است. این فیوز برای اتصال و نصب سری با یک مدار و دستگاهی که باید از اتصال کوتاه و اضافه‌جریان محافظت شود به کار می‌رود. در صورت عدم وجود فیوز و قطع‌کننده مدار، دستگاه الکتریکی ممکن است آسیب ببیند، زیرا این وسایل با توجه به محدودیت جریانی که دارند، قادر به مدیریت و تحمل اضافه‌جریان نیستند.
اصول کار انواع فیوزها بر اساس «اثر گرمایش جریان» (Heating effect of Current) است. یعنی هر زمان اتصال کوتاه، اضافه‌جریان یا اتصال بار ناسازگار اتفاق می‌افتد، سیم نازک داخل فیوز به دلیل گرمای تولید شده توسط جریان زیاد گذرنده از آن ذوب می‌شود. بنابراین، منبع تغذیه را از سیستم متصل به آن قطع می‌کند. در عملکرد نرمال مدار، سیم فیوز تنها یک قطعه با مقاومت بسیار کم است و عملکرد طبیعی سیستم متصل به منبع تغذیه را تحت تأثیر قرار نمی‌دهد.

دسته‌بندی انواع فیوزها
انواع فیوزها را می‌توان بر اساس «کاربردهای مختلف» به عنوان «فیوزهای یک‌بار مصرف» (One Time Only Fuse)، «فیوزهای قابل تنظیم مجدد» (Resettable Fuse)، «فیوزهای محدودکننده و غیرمحدودکننده جریان» (Current limiting and non–current limiting fuses) دسته‌بندی کرد.
فیوزهای یک‌بار مصرف یک سیم فلزی دارند که هنگام اضافه‌جریان یا اضافه بار یا اتصال کوتاه می‌سوزد و کاربر مجبور است این فیوزها را به صورت دستی تعویض کند. فیوزهای سوئیچی ارزان هستند و تقریباً در همه وسایل الکترونیکی و برقی استفاده می‌شوند. از طرف دیگر، در صورت بروز خطا در سیستم، فیوز قابل تنظیم مجدد پس از عملکرد به طور خودکار تنظیم می‌شود.
فیوز محدودکننده جریان مقاومت زیادی را برای مدت بسیار کوتاهی ایجاد می‌کند، در حالی که فیوز غیرمحدودکننده جریان در صورت عبور جریان زیاد یک قوس ایجاد می‌کند تا جریان را قطع کرده و آن را در مدارهای مرتبط و متصل محدود کند.

آشنایی با انواع فیوزها

فیوزها در بازار انواع مختلفی دارند و می‌توان آن‌ها را بر اساس جنبه‌های مختلف دسته‌بندی کرد. خوب است بدانید که از فیوزها در هر دو مدارهای AC و DC استفاده می‌شود.
انواع فیوزها را می‌توان با توجه به نوع ولتاژ تغذیه ورودی به دو دسته اصلی تقسیم کرد.
فیوزهای AC
فیوزهای DC
تفاوت کمی بین فیوزهای AC و DC وجود دارد که در سیستم‌های AC و DC مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه به این تفاوت‌ها پرداخته شده است.
فیوزهای DC
در سیستم DC، وقتی سیم فلزی به دلیل گرمای تولید شده توسط اضافه‌جریان ذوب می‌شود، قوس الکتریکی تولید خواهد شد و خاموش کردن این قوس به دلیل مقدار ثابت DC بسیار دشوار است. بنابراین برای به حداقل رساندن قوس فیوز، فیوز DC کمی بزرگتر از فیوز AC است که باعث افزایش فاصله بین الکترودها می‌شود تا قوس فیوز را کاهش دهد.
فیوزهای AC
در طرف دیگر، یعنی در سیستم AC، ولتاژ با فرکانس 60 هرتز یا 50 هرتز دامنه خود را از صفر تا مقدار پیک به تعداد 60 بار در هر ثانیه تغییر می‌دهد. بنابراین قوس می‌تواند به راحتی در مقایسه با DC حذف شود. در نتیجه، فیوزهای AC در مقایسه با فیوزهای DC از نظر اندازه کوچک هستند.
 

مشخصات انواع فیوزها
 
ظرفیت حمل جریان فیوز
ظرفیت حمل جریان مقدار جریانی است که یک فیوز می‌تواند بدون قطع مدار به راحتی حمل کند.
ظرفیت شکست
حداکثر مقدار جریانی که می‌تواند با خیال راحت توسط فیوز قطع شود، ظرفیت شکست نامیده می‌شود و باید بیشتر از جریان اتصال کوتاه احتمالی باشد.
ولتاژ نامی فیوز
حداکثر اندازه ولتاژی است که یک فیوز می‌تواند با خیال راحت از عهده آن برآید. هر فیوز دارای حداکثر اندازه ولتاژ مجاز است. به عنوان مثال، اگر یک فیوز برای 32 ولت طراحی شده باشد، نمی‌تواند در مدار 220 ولت استفاده شود. دلیل این امر آن است که در فیوزهای مختلف در سطوح مختلف ولتاژ ایزولاسیون تفاوت دارد. بر اساس اندازه ولتاژ، فیوز را می‌توان در دسته‌های HV (ولتاژ بالا) LV (ولتاژ پایین) و فیوزهای مینیاتوری دسته‌بندی کرد.
مقدار I2t فیوز
اصطلاح I2t مربوط به فیوز است که به طور معمول در شرایط اتصال کوتاه استفاده می‌شود. این اصطلاح مقدار انرژی است که المنت فیوز در هنگام رفع عیب الکتریکی حمل می‌کند.
مشخصه پاسخ فیوز
سرعت ذوب شدن یا همان سوختن فیوز به میزان جریان در سیم آن بستگی دارد. هرچه جریان بیشتری از سیم عبور کند، زمان پاسخ سریع‌تر خواهد بود.
مشخصه پاسخ زمان پاسخ دادن به یک رویداد اضافه‌جریان را نشان می‌دهد. فیوزهایی که به سرعت به شرایط موجود واکنش نشان می‌دهند، فیوزهای فوق سریع یا فیوزهای سریع نامیده می‌شوند. از این نوع فیوزها در بسیاری از قطعات نیمه‌هادی استفاده می‌شود، زیرا قطعات نیمه‌هادی در اثر اضافه‌جریان سریع آسیب می‌بینند.
فیوز دیگری وجود دارد که به آن فیوز با سوختن کند می‌گویند. این نوع از انواع فیوزها به سرعت به اضافه‌جریان پاسخ نمی‌دهند و واکنش آن‌ها پس از گذشت چندین ثانیه از وقوع اضافه‌جریان است. این نوع فیوزها در سیستم‌های الکترونیکی کنترل موتور کاربرد دارند، زیرا موتورها هنگام راه‌اندازی جریان بسیار بیشتری نسبت به جریان کار عادی دارند.
اندازه بسته‌بندی
فیوزهای AC و DC بسته‌بندی و اشکال مختلفی دارند. به این ترتیب، در کاربردهای مختلف برای استفاده دقیق در مدار از بسته‌های مختلف فیوزها استفاده می‌شود.

موارد استفاده و کاربرد انواع فیوزها

انواع مختلف فیوزهای الکتریکی و الکترونیکی را می‌توان در سیستم‌های مختلف و کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی از جمله موارد زیر به کار برد:
موتور و ترانسفورماتور
تهویه هوا
تابلوهای توزیع خانگی
دستگاه‌ها و لوازم الکتریکی عمومی
لپ‌تاپ‌ها
تلفن‌های همراه
سیستم‌های بازی
چاپگرها
دوربین‌های دیجیتال
دستگاه‌های پخش DVD
دستگاه‌های الکترونیک قابل‌حمل
مانیتورهای LCD
اسکنرها
بسته‌های باتری
درایوهای دیسک سخت
مبدل‌های برق
و ...